專利名稱：Led集成光源板、專用模具及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED集成光源板；另外，本發(fā)明還涉及一種LED集成光源板的專用模具；另外，本發(fā)明還涉及一種LED集成光源板的制造方法。
背景技術(shù)：
LED作為一種新型照明光源以其節(jié)能、環(huán)保、發(fā)光效率高、壽命長等突出優(yōu)點正越 來越廣泛地應(yīng)用在各種場合。采用大功率LED光源應(yīng)用在燈具中現(xiàn)在已經(jīng)可以作為路燈、 洗墻燈等大型燈具使用。在大功率LED光源中普遍將LED芯片及透鏡先封裝成直插式燈珠 或是貼片式封裝，這通常稱為第一次光源封裝，再將封裝好的LED焊接在導(dǎo)熱絕緣基板如 鋁基板、銅基板上形成的一個光源板，稱作第二次光源封裝，并通過導(dǎo)熱絕緣基板進行散熱 及作為電路連接的基板。由于其必須經(jīng)過二次光源封裝，其工序復(fù)雜，成本高，生產(chǎn)效率低； 透鏡與LED芯片之間的相對位置不好控制，影響配光，導(dǎo)致發(fā)光效率降低。將LED芯片直接焊接或是膠粘在導(dǎo)熱絕緣基板或是普通電路板上的技術(shù)稱作平 面集成光源的技術(shù)，由于借用一次封裝即可形成光源板，所以其成本低、生產(chǎn)效率高，但是 目前平面集成光源的技術(shù)需要在LED芯片涂上一層硅膠或樹脂作為保護層，尚未能在其表 面形成有效的球面透鏡，充其量僅能形成平面型透鏡，其發(fā)光效率低，大多數(shù)出光全反射進 入覆蓋在其表面的硅膠或樹脂體內(nèi)，或是向周圍散開而無法向前或向上發(fā)光，如圖1所示。 另外，對于球面透鏡，如果球面透鏡的焦點0在LED芯片發(fā)光水平面之下，如圖2所示，其出 光大多會向周圍側(cè)面散發(fā)，而無法向上或向前發(fā)射，因此出光不理想，稱作散光型透鏡，故 理想的球面透鏡其球面焦點0應(yīng)位于LED芯片發(fā)光水平面上，如圖3所示，其發(fā)光角度雖 大，但多向前射出形成大角度透鏡，如果球面透鏡的焦點0位于LED芯片發(fā)光水平面之上， 則大多數(shù)出光會向前或向上射出形成聚光型透鏡，如圖4所示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成本低、生產(chǎn)效率 高、能夠提高發(fā)光效率的LED集成光源板；另外，本發(fā)明還提供一種LED集成光源板的專用模具；另外，本發(fā)明還涉及一種LED集成光源板的制造方法。本發(fā)明的LED集成光源板所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明的LED集成光源板包括表 面敷設(shè)有電路連線的導(dǎo)熱絕緣基板、若干個LED芯片或LED芯片模組，若干個所述LED芯片 或所述LED芯片模組直接與所述電路連線相電連接構(gòu)成LED集成光源板，所述電路連線引 出正負極端子，每個所述LED芯片或所述LED芯片模組上均覆有球面透鏡，各所述球面透鏡 采用模具成型灌注固化形成。所述導(dǎo)熱絕緣基板上設(shè)有若干用于與成型模具相定位的基板定位孔。所述導(dǎo)熱絕緣基板為金屬基板或陶瓷基板或PCB電路板。所述球面透鏡的焦點位于所述LED芯片或所述LED芯片模組的出光表面的同一平面內(nèi)或者位于所述LED芯片或所述LED芯片模組的出光表面之上。所述球面透鏡由硅膠或樹脂固化形成。本發(fā)明的LED集成光源板的專用模具所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明的LED集成 光源板的專用模具包括下模板、上模板、透鏡成型模，所述導(dǎo)熱絕緣基板定位于所述下模板 內(nèi)，所述導(dǎo)熱絕緣基板上依次壓蓋所述透鏡成型模、所述上模板，所述上模板與所述下模板 之間通過若干個螺栓與螺母相緊固，所述透鏡成型模上設(shè)有若干個與所述LED芯片或所述 LED芯片模組的布局一一對應(yīng)的球面模頭，所述球面模頭上設(shè)有兩個用于注膠的通氣孔，所 述上模板上設(shè)有用于避讓所述球面模頭空間的讓位孔。所述下模板的側(cè)邊設(shè)有若干螺栓孔，所述上模板的側(cè)邊設(shè)有若干螺栓槽。所述LED集成光源板的專用模具還包括鎖緊塊，所述鎖緊塊上設(shè)有偏心孔，所述 螺栓依次穿過所述螺栓孔、所述螺栓槽、所述偏心孔后與所述螺母相緊固連接。所述下模板上設(shè)有若干銷孔，若干定位銷穿過所述銷孔固定，所述上模板上設(shè)有 若干上模板定位孔，所述透鏡成型模上設(shè)有成型模定位孔，所述定位銷依次與所述成型模 定位孔、所述上模板定位孔相配合定位。所述導(dǎo)熱絕緣基板上設(shè)有若干用于與成型模具相定位的基板定位孔，所述定位銷 與所述基板定位孔相配合定位。所述下模板的側(cè)邊設(shè)有側(cè)沿。所述透鏡成型模采用塑料一體成型制成，或者采用在帶孔的金屬片上注塑成型所 述球面模頭而制成。本發(fā)明的LED集成光源板的制造方法所采用的技術(shù)方案是包括以下步驟(a)在表面敷設(shè)有電路連線的導(dǎo)熱絕緣基板上將若干個LED芯片或所述LED芯片 模組直接固定在各自獨立的散熱金屬箔片上，通過打線將若干個所述LED芯片或所述LED 芯片模組的正負極與所述電路連線的金屬箔片相電連接構(gòu)成LED集成光源板，再在所述 LED芯片或所述LED芯片模組上涂覆熒光粉；(b)將所述LED集成光源板定位于所述下模板內(nèi)，并在所述導(dǎo)熱絕緣基板上依次 壓蓋所述透鏡成型模、所述上模板，并將所述上模板與所述下模板緊固合模；(c)通過所述通氣孔向各所述球面模頭內(nèi)灌注硅膠或樹脂，使其覆蓋在各所述 LED芯片或所述LED芯片模組上形成球形膠體；(d)在80 130°C下對所述球形膠體烘烤15 60分鐘，使其表面固化；(e)脫模，將所述上模板、所述透鏡成型模取下，取出所述導(dǎo)熱絕緣基板；(f)將所述導(dǎo)熱絕緣基板置于烤箱內(nèi)烘烤，使所述球形膠體完全硬化固化，形成所 述球面透鏡。本發(fā)明的有益效果是由于本發(fā)明的LED集成光源板包括表面敷設(shè)有電路連線的 導(dǎo)熱絕緣基板、若干個LED芯片或LED芯片模組，若干個所述LED芯片或所述LED芯片模組 直接與所述電路連線相電連接構(gòu)成LED集成光源板，所述電路連線引出正負極端子，每個 所述LED芯片或所述LED芯片模組上均覆有球面透鏡，各所述球面透鏡采用模具成型灌注 固化形成，本發(fā)明采用集成電路的制造工藝，在所述導(dǎo)熱絕緣基板上同步平面封裝LED芯 片或LED芯片模組，并在各所述LED芯片或所述LED芯片模組上覆有球面透鏡，避免了平 面型透鏡在發(fā)光角度較大時固有的全反射現(xiàn)象，因此提高了光源的發(fā)光效率，另外通過模具成型，使得透鏡的定位準(zhǔn)確，精度高，易于達到設(shè)計的配光要求，另外本發(fā)明采用多顆LED芯片或LED芯片模組及其球面透鏡同步封裝的方法，在應(yīng)用于燈具中時，只需模塊化直接 安裝即可，克服了現(xiàn)有技術(shù)中單顆LED芯片獨立貼片封裝成本高、生產(chǎn)效率低的弊端，故本 發(fā)明的LED集成光源板成本低、生產(chǎn)效率高，能夠提高發(fā)光效率。


圖1是LED芯片位于平面透鏡內(nèi)的發(fā)光示意圖；圖2是LED芯片位于球形透鏡的焦點0上方的發(fā)光示意圖；圖3是LED芯片位于球形透鏡的焦點0處的發(fā)光示意圖；圖4是LED芯片位于球形透鏡的焦點0下方的發(fā)光示意圖；圖5(a)是本發(fā)明實施例一的LED集成光源板的正面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5 (b)是圖5 (a)的I處局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖5 (c)是圖5 (a)的M-M斷面放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明實施例一的LED集成光源板的專用模具的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明實施例一的LED集成光源板的專用模具的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是圖7所示的LED集成光源板的專用模具的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本發(fā)明實施例一中透鏡成型模的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是圖9所示透鏡成型模的A-A斷面結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本發(fā)明實施例二的透鏡成型模的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是圖11所示透鏡成型模的B-B斷面結(jié)構(gòu)示意圖；圖13(a)是本發(fā)明實施例二的LED集成光源板的正面結(jié)構(gòu)示意圖；圖13(b)是圖13(a)的II處局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖13(c)是圖13(a)的N-N斷面放大結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式實施例一如圖5(a) 圖5(c)所示，本實施例的LED集成光源板是一種帶透鏡的平面LED 集成光源板，包括表面敷設(shè)有電路連線2的導(dǎo)熱絕緣基板1、若干個LED芯片3，若干個所述 LED芯片3直接與所述電路連線2相電連接構(gòu)成LED集成光源板，當(dāng)然，LED照明電路還可 能包括其他必要的電子元件及模塊，所述電路連線2引出正負極端子5，每個所述LED芯片 3上均覆有球面透鏡4，各所述球面透鏡4采用模具成型灌注固化形成，所述導(dǎo)熱絕緣基板 1上設(shè)有若干用于與成型模具相定位的基板定位孔11，所述導(dǎo)熱絕緣基板1為鋁基板，當(dāng) 然也可以采用銅基板等金屬基板或A1203、AlN等陶瓷基板或PCB電路板或其它導(dǎo)熱絕緣基 板，所述球面透鏡4的焦點位于所述LED芯片3的出光表面的同一平面內(nèi)，如圖3所示，此 時LED芯片發(fā)出的光都能有效射出，不會有全反射現(xiàn)象，是一種大角度透鏡的配光設(shè)計，此 時光源的發(fā)光效率最高，當(dāng)然所述球面透鏡4的焦點也可以位于所述LED芯片3的出光表 面之上，如圖4所示，此時LED芯片發(fā)出的光能有效發(fā)散出來，并且縮小了發(fā)光角度，以達到 聚光的效果，是一種聚光型透鏡的配光設(shè)計，所述球面透鏡4由硅膠或樹脂固化形成。如圖6 圖10所示，本實施例的LED集成光源板的專用模具包括下模板6、上模板7、透鏡成型模8、鎖緊塊11，所述導(dǎo)熱絕緣基板1定位于所述下模板6內(nèi)，所述導(dǎo)熱絕緣 基板1上依次壓蓋所述透鏡成型模8、所述上模板7，所述上模板7與所述下模板6之間通 過若干個螺栓9與螺母10相緊固，所述透鏡成型模8上設(shè)有若干個與所述LED芯片3的布 局一一對應(yīng)的球面模頭81，所述球面模頭81上設(shè)有兩個用于注膠的通氣孔83，一個所述通 氣孔83注膠時，另一個所述通氣孔83將所述球面模頭81內(nèi)的空氣排出，所述透鏡成型模 8采用塑料一體成型制成，其成本低、效率高，所述透鏡成型模8上設(shè)有若干加強筋84，用于 結(jié)構(gòu)加強，以防止變形，所述上模板7上設(shè)有用于避讓所述球面模頭81空間的讓位孔73， 所述下模板6的側(cè)邊設(shè)有側(cè)沿63，用于將所述導(dǎo)熱絕緣基板1包圍，所述下模板6的側(cè)邊 設(shè)有若干螺栓孔61，所述上模板7的側(cè)邊設(shè)有若干螺栓槽71，所述鎖緊塊11上設(shè)有偏心孔 111，使得所述鎖緊塊11遠離所述偏心孔111的一端在轉(zhuǎn)動到與所述上模板7重合時鎖緊 所述上模板7，在轉(zhuǎn)動到所述上模板7外部時，所述上模板7容易取下，所述螺栓9依次穿過 所述螺栓孔61、所述螺栓槽71、所述偏心孔111后與所述螺母10相緊固連接，所述下模板 6上設(shè)有若干銷孔62，若干定位銷60穿過所述銷孔62固定，所述上模板7上設(shè)有若干上模 板定位孔72，所述透鏡成型模8上設(shè)有成型模定位孔82，所述定位銷60依次與所述基板定 位孔11、所述成型模定位孔82、所述上模板定位孔72相配合定位，使得所述導(dǎo)熱絕緣基板1 與所述透鏡成型模8之間定位準(zhǔn)確，形成的所述球面透鏡4與所述LED芯片3之間相對位 置符合配光的精度要求，配光準(zhǔn)確性好。本實施例的LED集成光源板的制造方法包括以下步驟(a)在表面敷設(shè)有電路連線2的導(dǎo)熱絕緣基板1上將若干個LED芯片3直接固定 在各自獨立的散熱金屬箔片上，通過打線將若干個所述LED芯片3的正負極與所述電路連 線2的金屬箔片相電連接構(gòu)成LED集成光源板，再在所述LED芯片3上涂覆熒光粉；(b)將所述LED集成光源板定位于所述下模板6內(nèi)，并在所述導(dǎo)熱絕緣基板1上依 次壓蓋所述透鏡成型模8、所述上模板7，并將所述上模板7與所述下模板6緊固合模；(c)通過所述通氣孔83向各所述球面模頭81內(nèi)灌注硅膠或樹脂，使其覆蓋在各所 述LED芯片3上形成球形膠體；(d)在80 130°C下對所述球形膠體烘烤15 60分鐘，使其表面固化；(e)脫模，將所述上模板7、所述透鏡成型模8取下，取出所述導(dǎo)熱絕緣基板1 ；(f)將所述導(dǎo)熱絕緣基板1置于烤箱內(nèi)烘烤，使所述球形膠體完全硬化固化，形成 所述球面透鏡4。實施例二 如圖13(a) 圖13(c)所示，本實施例的LED集成光源板與實施例一的區(qū)別在于 本實施例中采用LED芯片模組31代替實施例一中的所述LED芯片3，即用多個功率較小的 LED芯片通過串、并聯(lián)組合代替一個功率較大的LED芯片，使得光源的效率更高。如圖11 圖12所示，本實施例的LED集成光源板的專用模具與實施例一的區(qū)別 在于本實施例的LED集成光源板的專用模具中，所述透鏡成型模8采用在帶孔的金屬片 85上注塑成型所述球面模頭81而制成，即所述透鏡成型模8為塑料模頭加上金屬片而制成 的復(fù)合體。同理，本實施例的LED集成光源板的制造方法只是將實施例一中的所述LED芯片 3用所述LED芯片模組31代替，其余均相同。
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本發(fā)明采用集成電路的制造工藝，在所述導(dǎo)熱絕緣基板1上同步平面封裝LED芯 片3或所述LED芯片模組31，并在各所述LED芯片3或所述LED芯片模組31上覆有球面 透鏡4，避免了平面型透鏡在發(fā)光角度較大時固有的全反射現(xiàn)象，因此提高了光源的發(fā)光效 率，另外通過模具一次成型，使得透鏡的定位準(zhǔn)確，精度高，易于達到設(shè)計的配光要求，另外 本發(fā)明采用多顆LED芯片及其球面透鏡同步封裝的方法，在應(yīng)用于燈具中時，只需模塊化 直接安裝即可，克服了現(xiàn)有技術(shù)中單顆LED芯片獨立貼片封裝成本高、生產(chǎn)效率低的弊端， 因此本發(fā)明的LED集成光源板成本低、生產(chǎn)效率高，能夠提高發(fā)光效率。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于LED光源領(lǐng)域。
權(quán)利要求
一種LED集成光源板，其特征在于包括表面敷設(shè)有電路連線(2)的導(dǎo)熱絕緣基板(1)、若干個LED芯片(3)或LED芯片模組(31)，若干個所述LED芯片(3)或所述LED芯片模組(31)直接與所述電路連線(2)相電連接構(gòu)成LED集成光源板，所述電路連線(2)引出正負極端子(5)，每個所述LED芯片(3)或所述LED芯片模組(31)上均覆有球面透鏡(4)，各所述球面透鏡(4)采用模具成型灌注固化形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED集成光源板，其特征在于所述導(dǎo)熱絕緣基板(1)上設(shè) 有若干用于與成型模具相定位的基板定位孔(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED集成光源板，其特征在于所述導(dǎo)熱絕緣基板(1)為 金屬基板或陶瓷基板或PCB電路板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED集成光源板，其特征在于所述球面透鏡(4)的焦點位 于所述LED芯片(3)或所述LED芯片模組(31)的出光表面的同一平面內(nèi)或者位于所述LED 芯片(3)或所述LED芯片模組(31)的出光表面之上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED集成光源板，其特征在于所述球面透鏡(4)由硅膠或 樹脂固化形成。
6.一種用于制造權(quán)利要求1所述的LED集成光源板的專用模具，其特征在于包括下 模板(6)、上模板(7)、透鏡成型模(8)，所述導(dǎo)熱絕緣基板(1)定位于所述下模板(6)內(nèi)，所 述導(dǎo)熱絕緣基板(1)上依次壓蓋所述透鏡成型模(8)、所述上模板(7)，所述上模板(7)與 所述下模板(6)之間通過若干個螺栓(9)與螺母(10)相緊固，所述透鏡成型模(8)上設(shè)有 若干個與所述LED芯片(3)或所述LED芯片模組(31)的布局一一對應(yīng)的球面模頭(81)，所 述球面模頭(81)上設(shè)有兩個用于注膠的通氣孔(83)，所述上模板(7)上設(shè)有用于避讓所述 球面模頭(81)空間的讓位孔(73)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED集成光源板的專用模具，其特征在于所述下模板(6)的 側(cè)邊設(shè)有若干螺栓孔(61)，所述上模板(7)的側(cè)邊設(shè)有若干螺栓槽(71)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED集成光源板的專用模具，其特征在于所述LED集成光源 板的專用模具還包括鎖緊塊(11)，所述鎖緊塊(11)上設(shè)有偏心孔(111)，所述螺栓(9)依 次穿過所述螺栓孔(61)、所述螺栓槽(71)、所述偏心孔(111)后與所述螺母(10)相緊固連 接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED集成光源板的專用模具，其特征在于所述下模板(6)上 設(shè)有若干銷孔(62)，若干定位銷(60)穿過所述銷孔(62)固定，所述上模板(7)上設(shè)有若干 上模板定位孔(72)，所述透鏡成型模(8)上設(shè)有成型模定位孔(82)，所述定位銷(60)依次 與所述成型模定位孔(82)、所述上模板定位孔(72)相配合定位。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的LED集成光源板的專用模具，其特征在于所述導(dǎo)熱絕緣基 板(1)上設(shè)有若干用于與成型模具相定位的基板定位孔(11)，所述定位銷(60)與所述基板 定位孔(11)相配合定位。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED集成光源板的專用模具，其特征在于所述下模板(6) 的側(cè)邊設(shè)有側(cè)沿(63)。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED集成光源板的專用模具，其特征在于所述透鏡成型模 (8)采用塑料一體成型制成，或者采用在帶孔的金屬片上注塑成型所述球面模頭(81)而制 成。
13. 一種采用權(quán)利要求6所述的LED集成光源板的專用模具制造權(quán)利要求1所述的LED 集成光源板的制造方法，其特征在于包括以下步驟(a)在表面敷設(shè)有電路連線(2)的導(dǎo)熱絕緣基板(1)上將若干個LED芯片(3)或所述 LED芯片模組(31)直接固定在各自獨立的散熱金屬箔片上，通過打線將若干個所述LED芯 片(3)或所述LED芯片模組(31)的正負極與所述電路連線(2)的金屬箔片相電連接構(gòu)成 LED集成光源板，再在所述LED芯片(3)或所述LED芯片模組(31)上涂覆熒光粉；(b)將所述LED集成光源板定位于所述下模板(6)內(nèi)，并在所述導(dǎo)熱絕緣基板(1)上依 次壓蓋所述透鏡成型模(8)、所述上模板(7)，并將所述上模板(7)與所述下模板(6)緊固 合模；(c)通過所述通氣孔(83)向各所述球面模頭(81)內(nèi)灌注硅膠或樹脂，使其覆蓋在各所述LED芯片(3)或所述LED芯片模組(31)上形成球形膠體；(d)在80 130°C下對所述球形膠體烘烤15 60分鐘，使其表面固化；(e)脫模，將所述上模板(7)、所述透鏡成型模(8)取下，取出所述導(dǎo)熱絕緣基板(1)；(f)將所述導(dǎo)熱絕緣基板(1)置于烤箱內(nèi)烘烤，使所述球形膠體完全硬化固化，形成所 述球面透鏡(4)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種成本低、生產(chǎn)效率高、能夠提高發(fā)光效率的LED集成光源板及其專用模具和制造方法。光源板包括表面敷設(shè)電路連線(2)的導(dǎo)熱絕緣基板(1)、LED芯片(3)或LED芯片模組(31)，每個LED芯片(3)或LED芯片模組(31)上覆有采用模具成型灌注固化形成的球面透鏡(4)；專用模具包括下模板(6)、上模板(7)、透鏡成型模(8)，LED集成光源板位于下模板(6)內(nèi)，LED集成光源板上依次壓蓋透鏡成型模(8)、上模板(7)，上模板(7)與下模板(6)相緊固，透鏡成型模(8)上設(shè)有與LED芯片(3)對應(yīng)的球面模頭(81)，上模板(7)上設(shè)有用于避讓球面模頭(81)空間的讓位孔(73)。制造方法包括固晶、合模、灌膠、初烤、脫模、硬化的步驟?？蓱?yīng)用于LED光源領(lǐng)域。
文檔編號H01L21/98GK101826519SQ20101015148
公開日2010年9月8日 申請日期2010年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月21日
發(fā)明者吳俊緯 申請人:廣州南科集成電子有限公司